二维非结构网格无粘流场数值计算

1前言非结构化网格流场数值模拟是近十几年来计算流体力学发展的重要标志之一。非结构网格与结构网格相比，在网格划分的灵活性上远远超出，这正好是复杂区域划分所必需的。非结构网格可在某一局部加密，修改而不影响其余部分，用于自适应网格时其方便处也是结构网格所无法比拟的。非结构网格划分的灵活性和加密、修改的方便，使它得以在复杂几何结构流动的计算中得以充分应用，十几年来成为计算流体力学界的潮流，得到了大发展［‘－‘］本文在三角划分的计算域上，进行了二维无粘流场数值计算。采用Roe格式离散二维Euler方程组，三步Run…     

非结构网格生成Bowyer—Watson方法的改进

完善了应用Ｄｅｌａｎｎａｙ原理生成非结构网格的Ｂｏｗｙｅｒ－Ｗａｔｓｏｎ方法。通过求解简化Ｐｏｉｓｓｉｏｎ方程，灵活地控制网格的疏密，通过网格层次的区分，提高了网络的贴体性能；并通过分区，实现了适用于粘流计算的网格生成。     

二维非结构自适应多重网格的Euler方程解

将原来在结构网格中提出的AUSM⁺(Advection Upstream Splitting Method)格式,推广应用于二维非结构网格中。利用格林-高斯公式对控制体内的变量进行线性重构,获得空间二阶精度,并采用Barth型限制器以抑制数值解的振荡。为提高计算效率,采用了自适应多重网格法。在生成非结构网格时,采用了一种新颖的数据结构——数组链接表。最后给出了NACA0012翼型和带10%鼓包的管道流动的几个Euler方程的算例,并进行了分析比较。     

三维非结构网格自动生成

采用各向异性平面非结构网格生成技术对曲面的参数平面进行三角剖分,从而得到曲面的非结构网格,作为三维非结构网格的边界网格.应用推进面法生成网格内点,增量法将生成的内点逐点插入现有网格进行网格细化,得到三维计算域的Delaunay非结构网格.讨论了非结构网格质量优化方法.给出几个算例说明方法的应用.     

弹塑性流体力学拉氏自适应网格和网格重分守恒重映数值模拟方法

拉氏自适应重分弹塑性流体力学有限元程序实现了网格完全自适应，具有良好、灵活的非结构自适应网格数据结构，实现了滑移界面两边(接触间断)网格动态调整，网格的细分和合并处理灵活，网格重分和网格自适应模块兼容、守恒重映，网格重分中采用多种方法控制新网格的质量，爆轰计算可采用Lee-Tarver的化学反应率模式。初步数值计算结果表明，弹塑性流体力学拉氏自适应重分数值模拟方法合理，计算结果正确，基本反映了流场的物理结构。     

黏性激波管的有限体积WENO格式数值模拟

本文采用OpenFOAM软件下实现的一种可实现任意阶数,可应用于非结构网格的有限体积WENO格式对黏性激波管问题进行模拟。模拟中对流项离散采用3阶精度、4阶精度该类WENO格式,网格形式采用结构网格和三角形非结构网格。结果表明,采用该类格式,三角形非结构网格的算精度、效率优于结构网格,3阶精度格式计算效率优于4阶精度。该工作表明OpenFOAM下采用3阶精度该类格式及非结构网格对叶轮机械内部流动等复杂流场的模拟更具优势与应用潜力.     

子网格在DSMC中的作用及三角形子网格

本文采用直接模拟蒙特卡罗方法对二维微通道内Poiseuille流动进行了数值模拟,通过对不同网格密度下计算结果与"收敛"结果的比较,得到了计算网格特别是子网格系统对计算结果的影响;在此基础上,发展了基于Delaunay三角形非结构网格的子网格系统,讨论了采用该子网格的非结构化网格对模拟结果的影响,结果表明:该方法能有效提高模拟的准确性,而常规无子网格的非结构网格将"虚假"地增加气体流动的稀薄性。     

八叉树网格到非结构混合网格的转换

在数值模拟中, 非结构网格的优势是可以采用相同的数值格式统一处理任意复杂的计算区域, 但在网格生成过程中难度大, 并且不容易控制网格质量。树结构网格可以认为是介于结构网格和非结构网格之间的一种网格, 目前已经有相对成熟的方法快速在复杂区域内生成二维四叉树网格和三维八叉树网格。在实际应用中, 数值方法往往需要在连接协调的非结构网格上做离散, 树结构网格中不同尺寸的网格之间连接不是协调的, 在应用上会受到很多限制。文章实现了树结构网格到非结构混合网格的转换, 这种转换在二维情况下就是将四叉树网格转换为非结构三角形和四边形的混合网格, 三维情况下则将八叉树网格转换为非结构混合网格。这一转换过程的难点在于需要考虑数千种不同的八叉树单元, 并给出能实现连接协调的非结构混合网格划分。可以出现的网格单元包括六面体、三棱柱、金字塔和四面体这4种不同情况。通过特别的分类, 实现了程序的自动生成, 这种程序自动生成技术一方面可以避免人工编写大量程序时的失误, 另一方面也使得对数以千计的不同情况的处理成为可能。通过对几个简单网格的测试, 对网格数据转换方法做了初步的验证。      

三维多介质欧拉方法混合网格的有限体积计算格式

在采用Youngs界面重构技术的基础上，对三维欧拉方法混合网格的计算格式进行了研究。运用Youngs技术确定界面后，混合网格内每一部分物质一般不再是正规的六面体结构，可能是非规则的四面体、五面体、六面体或七面体。本文采用对非规则网格适应性很强的有限体积法对每一部分分别进行计算，给出了混合网格内每种物质的压力、速度、能量等的计算公式，比较有效地解决了混合网格的计算问题。     

二维拉氏自适应流体动力学（LAD2D）软件研制

二维拉氏自适应流体动力学软件LAD2D，是采用建立在拉氏自适应结构和非结构网格上的有限体积格式，可以计算平面二维和柱对称二维多物质大变形弹塑性流体动力学问题。LAD2D软件系统主要由5部分组成：主控程序、数据模块、前处理模块、主体计算模块、网格模块和后处理模块。其中主体计算采用了结构网格与非结构网格联合使用的拉氏网格体系，计算格式采用了有限体积格式。网格模块包括网格生成、自适应网格加密（AMR技术）和网格重分技术，以及网格改变后物理量守恒重映技术。LAD2D软件系统由主体程序、二维网格生成程序（GRID2D）、二维自适应网格加密程序（AMR2D）、二维自适应程序（ADAPT2D）f[I-维物理量重映程序（REMAP2D）组成。